CN105229292B - 燃料供给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机(2)的燃料供给系统(1)，其包括经由燃料线(5)彼此连接的第一罐(3)以及第二罐(4)。第一燃料泵(6)和第一燃料过滤器(7)布置于第一和第二罐(3、4)之间，而第二燃料泵(12)和第二燃料过滤器(11)布置于第二罐(4)和内燃机(2)之间。对于本发明来说必要的是提供了第一返回线(13)，其在入口侧连接至内燃机(2)并且在出口侧敞开至第二罐(4)以及在第一燃料过滤器(7)的上游进入燃料线(5)，预加热阀(14)布置在第一返回线(13)中，第二罐(4)经由第二返回线(15)连接至所述第一罐(3)。

Description

燃料供给系统
技术领域
本发明涉及内燃机的燃料供给系统。本发明额外地涉及具有这种燃料供给系统的机动车辆以及用于操作这种燃料供给系统的方法。
背景技术
从US4,546,750公知了一种通用燃料供给系统，该系统具有第一罐和第二罐，构建为缓存储罐。此处第二罐布置于第一罐内并且包括布置于其中的燃料泵，燃料泵经由燃料过滤器从第一罐抽吸出燃料。
从DE19936287C2、DE10132187A1、DE19509143A1以及DE102006059685A1公知了另一燃料供给系统。
公知燃料供给系统的劣势在于，它们通常以不经济的方式构建，并且由于缺乏对应控制策略通常还仅能够以不经济的方式操作。
发明内容
本发明关注的问题是，为通用类型的燃料供给系统提供改善的或者至少可替换的实施例，该实施例尤其克服了公知于现有技术的劣势。
本发明是基于这样的总体构思：在公知的燃料供给系统中提供Y形状返回线，返回线在入口侧连接至内燃机并且在出口侧敞开至构建为缓存储罐的第二罐以及第一燃料过滤器的上游的燃料线。在该第一返回线中，预加热阀布置于此处，预加热阀将从内燃机流回的燃料分布至第一燃料过滤器和/或第二罐，从而能够根据要求覆盖内燃机的操作状态的大多数变化。此处根据本发明的燃料供给系统具有构建为主罐的第一罐以及先前提到的构建为缓存储罐的第二罐，第一罐和第二罐经由同样已经提到的燃料线彼此连接。第一燃料泵(例如电泵)和用作预过滤器的第一燃料过滤器布置于第一和第二罐之间。另一方面，第二燃料泵和(例如构建为主过滤器的)第二燃料过滤器布置于第二罐和内燃机之间。在第一燃料过滤器中，即例如在预过滤器中，提供了用于干燥燃料的水分离器。经由初始描述的第一返回线，现在能够将内燃机不要求因此不燃烧的燃料可选地供给至中间罐(即第二罐)，或者在生料侧供给燃料至第一燃料过滤器，由此例如第一燃料泵的相应输送体积、因此为此所需的输出还能够适于优化内燃机的各个操作状态。
在根据本发明的解决方案的有利的进一步发展中，提供了传感器装置，其检测由于温度或者第一和/或第二燃料过滤器的堵塞引起的燃料的增厚。这种传感器装置能够包括例如压力传感器和/或温度传感器。此外，提供了控制/调整装置，一方面其以连通方式连接第一返回线中的预加热阀，另一方面其连接传感器装置，从而根据通过传感器装置传递的参数的函数能够控制或者分别调整预加热阀。在可替换实施例中，能够在燃料供给系统中分配有截然不同的控制装置，能够从发动机控制单元直接发送控制以及调整信号。例如，当传感器装置的温度传感器检测到燃料的凝结(即其增厚)发生的温度时，这能够由流经先前加热的第一和第二燃料过滤器的燃料抵消。因此当温度传感器检测到临界温度时，控制/调整装置切换预加热阀，使得从内燃机流回的燃料至少主要在第一燃料过滤器的上游被引入至燃料线，并且与来源于第一罐的较冷燃料混合。此处预加热阀无需必须是电操作阀，而是还能够构造为机械阀，例如构造为热双金属阀或者构造为恒温阀。通过混合流回的燃料以及来源于第一罐的燃料，燃料作为整体的温度升高，从而防止或者至少降低凝结的风险。当传感器装置的压力传感器检测到压力的升高时反应还能够以相同方式发生。压力升高同样能够关联于燃料缺乏流动性，这又能够至少通过加热燃料而变薄。
本发明进一步基于这样的总体构思：提供用于先前描述的燃料供给系统的操作的方法，通过该方法能够以优化方式考虑内燃机的操作状态的大多数变化。此处根据本发明的方法区分了四个不同的操作模式，即操作模式I，其代表正常操作；操作模式II，在其中存在燃料增厚或者燃料过滤器堵塞的风险；操作模式III，在其中存在内燃机过度加热的风险，以及操作模式IV，在该模式中在第一罐中即在主罐中能够发生主动干燥燃料。
在正常操作中，即在操作模式I中，第一燃料泵即电泵仅传输与内燃机需要即燃烧的燃料一样多的燃料。因此，在该操作状态中，因为第一燃料泵传送的整个燃料在内燃机中燃烧，所以没有燃料通过第二返回线从第二罐流回至第一罐。因此，必要的泵输出以及用于操作第一燃料泵还必要的能量能够最小化，从而能够优化整个燃料供给系统。
在操作模式II中，传感器装置即例如其温度和/或压力传感器，检测对应信号，该信号表明燃料凝结即燃料的增厚的风险或者第一和/或第二燃料过滤器堵塞的风险。当传感器装置输送这种信号时，控制/调整装置切换布置在第一返回线中的预加热阀，使得从内燃机流回的燃料至少主要在第一燃料过滤器的上游被引入至燃料线或者直接在生料侧被引入至第一燃料过滤器，从而加热流经两个燃料过滤器的燃料。通过加热流经两个燃料过滤器的燃料，燃料凝结的趋势降低，从而燃料过滤器的堵塞的风险也最小化或者优选甚至避免。在内燃机的冷却状态的情形下，因为从内燃机流回的燃料还不足够温暖，所以这当然稍微有帮助。为了该情况，能够在第一燃料过滤器的上游设置对应加热装置，例如呈PTC加热元件的方式，该加热装置带来燃料的加热，从而使其变薄。但是，由于现代燃料具有低的凝结风险或者非常低的凝结温度，甚至纯理论上这种加热装置能够被省去，由此能够以结构明显更简单因此更经济的方式构建根据本发明的燃料供给系统。
操作模式III发生，其中存在内燃机过度加热的风险，并且必须通过限制最大燃料入口温度而保护其免于过度加热。因此，通常，为此使用了冷却器。由于使用常规冷却器，在管线中发生压力损失，这引起能量消耗的增加。但是，在根据本发明的供给系统中能够节约这种单独的冷却器，单独的冷却器不仅成本高，此外还安装昂贵，因为在操作模式III控制/调整装置在传感器装置的对应信号的情形下切换预加热阀，使得从内燃机流回的燃料至少主要被引入至第二罐。同时，从第一罐传送燃料至第二罐的第一燃料泵增加其传送容量，使得其提供了位于内燃机中燃烧的输送体积上方的输送体积。因此第一燃料泵在操作模式III从第一罐传送比内燃机消耗得更多的燃料至第二罐，使得经由第二返回线从第二罐更温燃料流回至第一罐并且与更冷燃料混合。因此，从第二罐流回至第一罐的燃料发生冷却，燃料现在以冷却的形式由第一燃料泵再次供给至第二罐。依靠操作模式III，因此能够限制用于内燃机的燃料入口温度，从而能够降低其过度加热的风险，而不需要额外以及昂贵的冷却器。
随着第一罐中的填充水平检测装置检测到第一罐填充有新燃料，操作模式IV被激活。填充水平检测装置以连通方式连接控制/调整装置。通常，在操作模式IV中，燃料被干燥，即其中呈现的水含量降低。新填充的即新罐装的燃料通常具有经由第一燃料过滤器中的对应水分离器分离的水含量。因此，在操作模式IV中，第一燃料泵从第一罐通过第一燃料过滤器以及布置于其中的水分离器(例如聚结器)传送燃料至第二罐，使得根据内燃机的操作状态的函数，第一燃料过滤器中被干燥即脱水的燃料被专门供给至内燃机，或者经由第二返回线从第二罐至少局部流回至第一罐并且与燃料混合。
根据内燃机的操作状态的函数的意思是在该情况下基本上具有不同的至少两个操作状态，即一方面内燃机的全负荷，另一方面内燃机的局部负荷。
当内燃机在全负荷下运行时，在第一罐中可能不存燃料的干燥，因为第一和第二燃料泵传送的整个燃料完全要求用在内燃机中并且在内燃机中燃烧。此处不发生燃料从内燃机经由第一返回线或者从第二罐经由第二返回线流回至第一罐。到目前为止燃料供给系统设计成，使得在全负荷下仍然还具有保留的功率，主罐的目标燃料干燥也可能在全负荷下。此处内燃机的第二操作状态关注局部负荷，其中通过第一燃料泵传送比内燃机燃烧的燃烧更多的燃料，能够在第一罐中主动干燥燃料。因而传送至第二罐的太多燃料在第一燃料过滤器中被脱水即干燥，并且现在经由第二返回线再次被供给至第一罐。因此干燥的燃料在第一罐中与原始燃料混合，从而降低其水含量或者降低其湿度含量。此处在操作模式IV执行燃料干燥，至少直到整个罐含量已经脱水。从第二罐(料斗罐)的返回量此处确定了燃料干燥的持续时间。取决于燃料中期望的剩余水分，燃料的若干干燥循环是必要的。可替换地，依靠布置在第一罐中的湿度传感器，能够确定激活燃料干燥的预定湿度含量。纯理论上，只要湿度传感器检测到超过预定湿度含量，例如达到或者超过预定湿度阈值时，该湿度传感器还能够以相反方式使用来激活操作模式IV。正如初始已经提到的，燃料干燥还能够在操作模式IV被激活，只要填充水平检测装置检测出利用新燃料填充第一罐，因为这通常具有更高水含量。
应该理解的是，以上提到的以及下文将进一步解释的特征不仅能够以示出的组合使用，而且能够以其他组合或者单独使用，这并不超出本发明的范围。
本发明的优选示范实施例图示于附图并且进一步详细解释于以下说明中，其中，相同附图标记指代相同或者类似或者功能相同的部件。
附图说明
此处分别概略地示出，
图1是根据本发明的燃料供给系统，
图2是根据本发明的燃料供给系统在第一燃料过滤器的区域中的具体示意图。
具体实施方式
根据图1，根据本发明的内燃机2的燃料供给系统1具有构建为主罐的第一罐3以及构建为缓存储罐或者构建为中间储罐的第二罐4，第一罐3和第二罐4经由燃料线5彼此连接。第一燃料泵6(例如电燃料泵)和用作预过滤器的第一燃料过滤器7布置于第一罐3和第二罐4之间，其中，水分离器8同时布置于第一燃料过滤器7中。此外，第一燃料过滤器7能够包括具有圈过滤器元件21(参见图2)的灰尘过滤器9。还能够提供加热装置10，其连接在第一燃料过滤器7的上游，尤其在内燃机2的冷却开始的情形下以及在冷环境条件下该加热装置防止燃料的凝结，从而防止第一燃料过滤器7或者第二燃料过滤器11的堵塞，例如第二燃料过滤器11构建为主过滤器。第二燃料过滤器11布置于第二罐4和内燃机2之间，其中，在该区域中此外还布置第二燃料泵12，第二燃料泵12能够连接在第二燃料过滤器11的上游，例如构建为高压泵。第一燃料过滤器7的区域中的水分离器8尤其用作干燥供给至内燃机2的燃料，即用于降低包含在燃料中的水含量。
此外，在根据本发明的燃料供给系统1中提供了第一返回线13，第一返回线13在入口侧连接至内燃机2并且在出口侧敞开至第二罐4以及在生料侧进入第一燃料过滤器7或者在其上游进入燃料线5。在第一返回线13的区域中，预加热阀14布置于此处，预加热阀14将从内燃机2流回的燃料分布至第一燃料过滤器7和/或至第二罐4。第二罐4又经由单独第二返回线15连接至第一罐3。此外，提供了传感器装置16，其检测由于温度或者第一或者第二燃料过滤器7、11的堵塞引起的燃料增厚。根据图1，传感器装置16能够在大多数变化位置包括各种传感器，例如压力传感器和/或温度传感器，其额外地以连通方式连接至控制/调整装置17，控制/调整装置17又以连通方式连接至预加热阀14，此外能够根据传感器装置16传递的参数(例如温度和/或压力)的函数来控制预加热阀14。
此外，用于确定燃料中的水含量的湿度传感器18能够布置在第一罐3中。此外，同样地以连通方式连接至控制/调整装置17的填充水平检测装置19还能够布置在第一罐3中。根据本发明的燃料供给系统1能够布置于机动车辆20中。
利用根据本发明的燃料供给系统1以及尤其利用控制/调整装置17，整个燃料管理能够明确地更有效地构造，其中，此外，根据本发明的燃料供给系统1能够以比迄今的结构更简单的方式构建。
根据本发明的总体构思，还提议了用于操作该燃料供给系统1的根据本发明的方法，其中区分了四个不同的操作模式I至IV，即操作模式I，其代表正常操作；操作模式II，在其中存在燃料的增厚或者燃料过滤器7、11的堵塞的风险；操作模式III，在其中存在内燃机2过度加热的风险；以及操作模式IV，其中燃料的主动干燥发生在第一罐3中。
在操作模式I中，即在内燃机2的正常操作中，仅内燃机2还同时要求(即燃烧)的燃料量经由第一燃料泵6被传送。因此，没有燃料直接从内燃机2或者从第二罐4返回至第一罐3。因此，在操作模式I中，能够优化第一燃料泵5接收的电功率，从而能够实现经济的操作。
在操作模式II，控制/调整装置17切换预加热阀14，在传感器装置16的对应信号的情形下，使得从内燃机2流回的燃料至少主要在第一燃料过滤器7的上游被引入至燃料线5，从而燃料被加热。此处使用的操作模式II中存在凝结的风险或者燃料增厚的风险。从内燃机2流回的较温燃料不依靠预加热阀14被引导至第二罐4，而是经由燃料过滤器7的上游的预加热阀14被引导至燃料线5。尤其在内燃机2的冷却开始的情形下，此外，能够激活加热装置10，其额外地加热燃料。
操作模式III发生，在其中存在内燃机2过度加热的风险。为了保护内燃机2免于过度加热，必须降低最大燃料入口温度。通常，为此使用了冷却器，但是根据本发明的燃料供给系统1中省去了冷却器。为此，在传感器装置16的对应信号的情形下，控制/调整装置17切换预加热阀14，使得从内燃机2流回的燃料至少主要被引入至第二罐4，其中，第一燃料泵6将比内燃机2燃烧得更多的燃料从第一罐3传送至第二罐4，使得较温燃料经由第二返回线15从第二罐4流回至第一罐3并且与其中呈现的较冷燃料混合。在重新从第一罐3抽吸燃料并且将其供给至第二罐4时，呈现在其中的燃料被冷却，从而以冷却方式还被供给至内燃机2。
最后，还存在操作模式IV，其中燃料在第一罐3中被干燥。燃料干燥在操作模式IV被激活，例如随着填充水平检测装置19检测出利用新燃料填充第一罐3，因此燃料具有较高水含量。以类似方式，当湿度传感器19检测到第一罐3中燃料的增加水含量时，操作模式IV也能够被激活。类似的湿度传感器19当然还能够布置在第二罐4的区域中并且能够触发操作模式IV的激活。在操作模式IV中，第一燃料泵6通过第一燃料过滤器7从第一罐3将燃料泵送至第二罐4，其中，作为内燃机2的操作状态的函数，在第一燃料过滤器7中干燥的燃料被专门供给至内燃机2，或者经由第二返回线15从第二罐4至少局部流回至第一罐3并且与其中呈现的燃料混合。
通常，内燃机2或者机动车辆20的两个不同操作状态之间的区别在于：
此处第一操作状态关注的是全负荷状态，因为流经第一燃料过滤器7和水分离器8的必须干燥的燃料在内燃机中2内完全燃烧，所以在全负荷状态不可能干燥燃料。
在第二操作状态中，内燃机2仅在局部负荷下运行，使得能够主动干燥燃料。为此，第一燃料泵6将比在内燃机中2燃烧得多约50％的燃料传送至第二罐4，使得从第二罐4流回的燃料经由第二返回线15被引导至第一罐3。通过已经发生在第一燃料过滤器7中、尤其发生在布置于水分离器8中的燃料干燥，第一罐3中的燃料始终与较干燃料混合，即直到第一罐3中的湿度传感器19确定出预定湿度含量。通过具有水分离器8的第一燃料过滤器7的多次通流，能够降低燃料中的水含量，其中，回路存在于第一罐3、燃料过滤器7、第二罐4和第二返回线15之间。
而且，此外，通常，尤其能够执行地形依赖或者GPS依赖方案或者分别控制策略。因而，例如，能够进行不同的程序以用于行驶在水平道路上而不是上坡、降落或者弯曲的道路或者停止以及前进交通。同样地，例如能够考虑商用车辆关于全负荷或者空转运行的方案。
现在观察图2，其中能够看见具有水分离器8的第一燃料过滤器7，水分离器8是例如聚结器。水收集空间22布置于对应圈过滤器元件21下方，经由其例如经由对应水排空螺栓23能够排空水分离器8中分离的水。还图示了预加热阀14，其经由第一返回线13在第一燃料过滤器6和第二罐4之间分布从内燃机2返回的燃料(未图示)。
第二罐4能够具有约500ml的保持容量并且在基底侧经由燃料线5连接至内燃机2。第二罐4经由第二返回线15连接至第一罐3。在该情况下，第一燃料泵6集成至第二罐4。还可以想到的是，第一燃料过滤器7和第二罐4呈现共享组件。

Claims (13)

1.一种内燃机(2)的燃料供给系统(1)，包括构建为主罐的第一罐(3)以及构建为缓存储罐的第二罐(4)，所述第一罐(3)和所述第二罐(4)经由燃料线(5)彼此连接，其中，
-第一燃料泵(6)和用作预过滤器的第一燃料过滤器(7)布置于所述第一和所述第二罐(3、4)之间，而第二燃料泵(12)和第二燃料过滤器(11)布置于所述第二罐(4)和所述内燃机(2)之间，
-至少所述第一燃料过滤器(7)具有用于干燥所述燃料的水分离器(8)，
其特征在于，
-提供了第一返回线(13)，其在入口侧连接至所述内燃机(2)并且在出口侧敞开至第二罐(4)以及在生料侧进入第一燃料过滤器(7)，
-预加热阀(14)布置在第一返回线(13)中，所述预加热阀将从所述内燃机(2)流回的燃料分布至第一燃料过滤器(7)和/或第二罐(4)，
-所述第二罐(4)经由第二返回线(15)连接至所述第一罐(3)。
2.根据权利要求1所述的燃料供给系统，
其特征在于，
提供了传感器装置(16)，其检测出由于温度或者所述第一或者第二燃料过滤器(7、11)的关闭引起的燃料的增厚。
3.根据权利要求2所述的燃料供给系统，
其特征在于，
所述传感器装置(16)具有压力传感器和/或温度传感器。
4.根据权利要求2或3所述的燃料供给系统，
其特征在于，
提供了控制/调整装置(17)，其以连通方式连接至所述预加热阀(14)和所述传感器装置(16)，并且根据所述传感器装置(16)传递的参数的函数来控制所述预加热阀(14)。
5.根据权利要求4所述的燃料供给系统，
其特征在于，
在所述第一罐(3)中设置填充水平检测装置(19)，其以连通方式连接至所述控制/调整装置(17)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料供给系统，
其特征在于，
在所述第一罐(3)中设置用于确定呈现在燃料中的水含量的湿度传感器(18)。
7.一种机动车辆，具有根据权利要求1至6中任一项所述的燃料供给系统(1)。
8.一种用于操作根据权利要求1至6中任一项所述的燃料供给系统(1)的方法，其中四个不同的操作模式之间具有区别，即操作模式I，其代表正常操作；操作模式II，在其中存在燃料增厚或者燃料过滤器(7、11)堵塞的风险；操作模式III，在其中存在所述内燃机(2)过度加热的风险；以及操作模式IV，其中燃料的主动干燥发生在第一罐(3)中。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
在操作模式I中，所述第一燃料泵(6)仅传送大致与所述内燃机(2)燃烧的燃料一样多的燃料。
10.根据权利要求8或者9所述的方法，
其特征在于，
在操作模式II中，控制/调整装置(17)在传感器装置(16)的对应信号的情形下切换所述预加热阀(14)，使得从所述内燃机(2)流回的燃料被引入至少主要在所述第一燃料过滤器(7)上游的所述燃料线(5)，从而加热所述燃料。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
在操作模式III中，所述控制/调整装置(17)在所述传感器装置(16)的对应信号的情形下切换所述预加热阀(14)，使得从所述内燃机(2)流回的所述燃料被至少主要引入至第二罐(4)，其中，所述第一燃料泵(6)从所述第一罐(3)将比所述内燃机(2)燃烧的更多的燃料传送至第二罐(4)，使得较温燃料经由所述第二返回线(15)从所述第二罐(4)流回至第一罐(3)并且与较冷燃料混合。
12.根据权利要求11中所述的方法，
其特征在于，
在操作模式IV中，所述第一燃料泵(6)从所述第一罐(3)通过所述第一燃料过滤器(7)将燃料传送至第二罐(4)，使得根据所述内燃机(2)的操作状态的函数，在第一燃料过滤器(7)中干燥的燃料被专门供给至所述内燃机(2)，或者经由所述第二返回线(15)从所述第二罐(4)至少局部流回至所述第一罐(3)并且与其中的燃料混合。
13.根据权利要求12所述的方法，
其特征在于，
-在操作模式IV执行燃料干燥，直到湿度传感器(18)确定出预定湿度含量，
-只要填充水平检测装置(19)检测出利用燃料填充所述第一罐(3)，在操作模式IV中就激活所述燃料干燥。
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